Международная группа инженеров совершила прорыв в области наноэлектроники, решив главную проблему полупроводниковой индустрии. Современные кремниевые процессоры практически достигли своего физического предела масштабирования: при дальнейшем уменьшении элементов кремний начинает терять свои свойства, пропуская ток и перегреваясь. В качестве замены кремнию ученые рассматривают двумерные дихалькогениды переходных металлов (ДПМ) — материалы, способные формировать стабильные полупроводниковые слои толщиной всего в три атома.
Главной преградой на пути к массовому производству таких процессоров нового поколения был этап литографии и травления. Стандартные промышленные методы плазменного удаления излишков материала работают слишком грубо. Мощные потоки ионов плазмы бомбардируют хрупкую структуру ДПМ-материала, выбивают из нее отдельные атомы и мгновенно превращают идеальный полупроводник толщиной в три атома в дефектное и бесполезное решето.
Новый метод принстонских физиков основан на концепции атомно-слоевого травления (ALE) с применением защитного покрытия из фтора. Вместо жесткого облучения ученые сначала подвергают атомарный слой дисульфида молибдена мягкому воздействию газообразного фтора при комнатной температуре. Фтор вступает в реакцию только с верхним слоем, создавая на поверхности временную химическую бронь атомарной толщины.
Затем на заготовку направляют поток мягкой аргоновой плазмы низкой энергии. Вместо разрушения кристаллической решетки ионы аргона аккуратно вступают в реакцию со фторированным слоем и удаляют строго заданные участки. Молекулярное моделирование на суперкомпьютерах подтвердило, что после обработки нижние слои транзистора толщиной в три атома остаются абсолютно нетронутыми, сохраняя идеальную геометрию и заложенные электрофизические свойства.
Технология позволяет создавать транзисторы со стопроцентной точностью и нулевым уровнем брака на атомарном уровне. Это открывает прямую дорогу к коммерческому производству чипов нового поколения, которые будут в несколько раз меньше, производительнее и энергоэффективнее всех существующих кремниевых аналогов.
Новые ультратонкие процессоры позволят кардинально увеличить автономность смартфонов, создать сверхмощные нейрочипы для компактных систем искусственного интеллекта и совершить рывок в области гибкой нательной электроники и прозрачных смарт-дисплеей.
Читать далее:
Обложка:
The post appeared first on .